基于多学科设计优化的叶轮机械内部真实气体流动机理研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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基于多学科设计优化的叶轮机械内部真实气体流动机理研究

项目名称：基于多学科设计优化的叶轮机械内部真实气体流动机理研究
项目类别：面上项目
批准号：50676043
申请代码：E0602
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2007-01-01-2009-12-31

项目负责人：袁新
负责人职称：教授
依托单位：清华大学
批准年度：2006

中文摘要：

本项目主要从"非定常流动"、"多场耦合机理"、"多目标优化设计"三方面深入开展了研究工作。发展了基于时域谱方法的非定常流动隐式时间推进算法，显著改善了求解具有周期性非定常流动特征的叶轮机械内部流动的稳定性和收敛速度；通过多个非定常流动的算例验证了计算程序；在多场耦合数值分析方法方面，通过改进自主开发的热流体分析软件，使之能够处理叶轮机械中的各类复杂流动问题，为进一步分析叶轮机械多场耦合问题打下了基础；对间断有限元算法用于叶轮机械多场耦合分析的相关问题进行了研究，并取得了初步成果。在多场耦合机理研究方面，搭建了常温、高温两套平板气膜冷却实验台，研究了气膜冷却流动这一典型的叶轮机械流场、温度场耦合问题的基本规律，并初步研究了在高温高湿条件下气膜冷却流动的实际特性；基于平板气膜冷却的研究，进一步搭建了非定常平面叶栅气膜冷却实验台和叶栅端壁气膜冷却实验台，用以研究实际叶轮机械中的气膜冷却多场耦合机理。在多目标优化设计研究方面，搭建了能够有效解决叶轮机械多目标优化问题的数值优化平台，利用该平台对轴流/离心压气机、燃气透平、蒸汽透平等叶轮机械部件进行了多目标优化设计，详细验证了该数值平台的有效性。

中文主题词：叶轮机械；非定常流动；多场耦合；多目标优化设计；气膜冷却

结论摘要：

英文主题词turbomachinery; unsteady flow; multi-physical coupling field; multi-objective optimal design; film cooling

成果综合统计